10125

10125

بررسي خواص شكست در مواد نانو ساختار توليد شده به وسيله فرايند ECAP

كارشناسي ارشد

مكانيك- طراحي كاربردي

خرداد 1391

خرداد 1391

دكتر فرامرز جوانرودي- دكتر بيژن محمدي

چكيده باتوجهبهپيشرفت روز‌افزونعلموتكنولوژي،ديگرموادموجودجواب‌گوي خواسته‌هاي بروز صنعت نبودهونيازبهمواديباخواصبهبود يافتهكه ويژگي‌هايموردنيازراداشتهباشنداحساسمي‌شود. از اين جهت، بسياري از دانشمندان و محققان به دنبال دستيابي به روش‌هايي هستند كه بتوانند با اعمال تغييراتي در ساختار مواد موجود خواص مكانيكي آن‌ها را بهبود ببخشند.به همين دليل در چند دهه‌ي گذشتهتوليد مواد با ساختار نانو كه تحت اعمال تغيير شكل پلاستيك شديدايجاد مي‌شدند، در سطح وسيعي مورد توجه محققان قرار گرفته است. پرس در كانال‌هاي هم مقطع زاويه‌دار (ايكپ) يكي از روش‌هاي تغييرشكل پلاستيكي شديد مي‌باشد كه جهت توليد مواد با استحكام بالا از طريق ريزدانه كردن آن‌ها به وفور بكار مي‌رود. در اين رساله ابتدا آلياژ Al-7075كه يكي از پرمصرف‌ترين فلزات در صنايع مختلف همچون صنايع نظامي و هوافضا است، با استفاده از يك قالب ايكپ با زاويه كانال̊90، در مسير‌هاي مختلفA و Bc تا 4 پاسايكپ شد. در ادامه براي ارزيابي ميزان تأثير فرايند ايكپ در بهبود بخشيدن به خواص مكانيكي و همچنين خواص شكستاين آلومينيوم، تست‌هاي كشش، سختي و چقرمگي شكست مود Iبر روي نمونه‌ها انجام شد.با مشاهده نتايج مشخص شد كه با افزايش تعداد پاس‌هاي ايكپ، مقادير استحكام كششي و سختي به صورت پيوسته افزايش مي‌يابد. در مورد چقرمگي شكست شرايط به گونه‌ي ديگري است. از نتايج آزمايش چقرمگي شكست مشخص شد كه ابتدا يك افت اوليه در مقدار چقرمگي شكست براي پاس اول ايكپ وجود دارد. اما در پاس‌هاي بعدي ايكپ، اين افت اوليه از بين رفته و مقدار اين كميت به مقدار قبل از ايكپ مي‌رسد.همچنين مقايسه بين نتايج نشان داد كه استفاده از مسير Bc به جاي مسير A براي ايكپ كردن نمونه‌ها، يكنواختي بيشتر سختي در سطح مقطعرا به دنبال دارد. در قسمت ديگري از پايان‌نامه به كمك روشاجزاء محدود، به بررسياثر اندازه‌ ‌دانه‌هاي تشكيل‌دهنده مواد بر استحكام كششي آن‌هاپرداخته شد. براي اين منظور، از مدل ناحيه‌ي چسبناك براي شبيه‌سازي مرز بين دانه‌ها استفاده شد و مشاهده شد كه با ريز‌تر شدن اندازه دانه‌ها مقدار استحكام نهايي ماده افزايش مي‌يابد. لازم به ذكر است كه نتايج شبيه‌سازي با نتايج آزمايشگاهي به طور كامل هم‌خواني دارد. واژه‌هاي كليدي: تغيير شكل پلاستيك شديد، مواد نانو ساختار، چقرمگي شكست، روش اجزاء محدود.